海上J 油田二元復合驅體系性能改進及應用

張曉冉，宋 鑫，劉 昊，韓玉貴，藍 飛

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459）

海上J 油田以砂巖儲層為主，滲透率主要為10 mD～5 000 mD，孔隙度中等偏高，儲層層內、層間非均質強，初期注聚開發取得了較好的效果，轉二元復合驅后含水上升得到較好控制，但目前出現注入量下降、產液產油量降低等問題，影響了近年來化學驅開發效果。因此有必要借鑒國內外復合驅技術經驗[1-7]，以二元復合驅體系為研究對象，開展體系改進和性能優化，提高設備運行效率和驅替液驅油效率，保證二元復合驅效果。

1 二元復合驅體系優化

海上在用二元復合驅體系中表面活性劑為性能較好且質量穩定的成熟產品[8]，因此固定表面活性劑體系，對室內篩選出的最新速溶聚合物進行性能評價，并與現場使用聚合物進行性能對比。

1.1 實驗材料及儀器

實驗條件：模擬油層中部溫度57℃。

實驗用聚合物：現場取樣聚合物P1（常規聚合物產品，相對分子質量為2 000 萬，水解度為20%），速溶聚合物FDP（改進后的帶有親水增溶單體的聚合物，經自由基反應共聚而成，同時優化比表面積，溶解速度更快，相對分子質量2 100 萬，水解度21%）。

實驗用表面活性劑：現場取樣表面活性劑HDS，耐溫抗鹽性能好，為淡黃色液體，有效含量30%。

實驗用油和水：在油藏57℃條件下J 油田脫水原油與航空煤油按比例配制模擬油，黏度17 mPa·s。J 油田現場取樣配聚用水為配液用水，礦化度3 100 mg/L。

實驗儀器：流變儀，TX500C 旋轉滴界面張力儀，聚合物剪切器，高速攪拌乳化機，帶有壓力傳感器和采出液分析儀的物模驅油實驗裝置。

1.2 聚合物性能對比分析

配制不同濃度的速溶聚合物母液和目標液，與現場使用聚合物進行性能對比實驗，分析兩種體系溶解速率、黏濃關系、剪切穩定性等參數。

1.2.1 溶解速率 速溶聚合物FDP 由于引入剛性增溶單體，溶解速度與常規聚合物相比更快。在油藏溫度57℃條件下，觀察兩個濃度（5 000 mg/L、1 200 mg/L）下不同體系溶解速率，以10 min 為時間間隔測量溶液黏度到穩定不變，實驗結果（見圖1、圖2）。

同時開展多次平行實驗，結果表明，速溶聚合物FDP 在15 min～20 min 黏度基本穩定，溶解速率較快，現場在用聚合物P1 平均在40 min 左右黏度基本穩定。現場注聚流程最大熟化時間為45 min，二者都可以滿足，但速溶聚合物溶解效率更高，縮短溶解時間50%，可以大幅增加聚合物母液在熟化罐中的停留時間，提高熟化程度。

圖1 聚合物母液溶解時間曲線（5 000 mg/L）

圖2 聚合物溶解時間曲線（1 200 mg/L）

圖3 不同聚合物黏濃關系曲線

1.2.2 黏濃關系 配制不同濃度的兩種聚合物溶液，繪制黏濃關系曲線（見圖3）。實驗結果表明，兩種體系黏度隨濃度增加而上升，且速溶聚合物FDP 黏度略高于現場在用聚合物P1，在較高濃度時黏度提高約15%。

1.2.3 抗剪切性 用Waring 剪切器對1 200 mg/L 的兩種聚合物目標液溶液進行剪切，時間為0 s～120 s，測量剪切前后體系黏度變化，實驗結果（見表1）。

由實驗結果可以看出，兩種聚合物剪切后的黏度保留率較高，不同剪切速率下，聚合物FDP 黏度普遍高于P1。采用兩種聚合物復配二元復合驅體系后進行黏度及抗剪切性測試，得到相同的實驗結果，說明表面活性劑對聚合物溶液的黏度影響較小。

表1 不同剪切時間對聚合物黏度的影響

2 二元復合驅體系性能評價

通過溶解、剪切實驗可以看出，速溶聚合物FDP與現場使用聚合物P1 相比，穩定溶液黏度、溶解時間以及抗剪切性等方面都表現出較好的性能，因此將其與現場在用表面活性劑HDS 復配（使用現場注入濃度：聚合物濃度1 200 mg/L，表面活性劑濃度0.2%），從降低界面張力能力、原油乳化兩方面評價二元體系基本性能。

2.1 降低界面張力性能評價

在配制好的兩種體系中加入J 油田原油油滴，用旋轉滴界面張力儀測定不同時間下二元體系降低油水界面張力能力，結果（見表2）。

結果表明，原油油滴在兩種二元體系中加速旋轉后都被拉斷，均可達到超低界面張力水平，改進二元體系使油滴拉斷的時間更短，界面張力更低，說明改進二元體系在降低界面張力能力方面優于現場在用體系。

表2 不同時間下兩種體系界面張力

2.2 乳化性能評價

將兩種體系按照不同油水比配制成油水混合物500 mL，用高速乳化機攪拌1 min 后，取混合液裝入透明具塞量筒，定時觀察并測量試劑瓶中上相和下相的體系黏度，實驗結果（見表3、表4）。

表3 現場在用體系與原油乳化后黏度變化表

表4 改進二元體系與原油乳化后黏度變化表

實驗結果表明，兩種二元體系在油水比為4：6 時，形成 W/O 型乳狀液；在油水比為 2：8、1：9 時，形成 O/W 型乳狀液；油水比為3：7 時，可以形成兩種類型乳狀液。當溶液形成O/W 型乳狀液時，乳狀液的黏度較低，有利于驅油，且靜置后，油水很快分離。目前海上J 油田綜合含水已達到80%，該含水率條件下兩種二元體系均能很好地乳化分散原油，減小油流動阻力，提高驅油效率。

2.3 驅油性能評價

使用現場注入濃度（聚合物濃度1 200 mg/L，表面活性劑濃度0.2%）進行人造巖心驅替實驗，應用環氧樹膠結30 cm 人造長巖心，水驅至含水率為76%時轉0.37 PV 二元驅，后續水驅至含水98%結束。測量Waring 聚合物剪切器黏度剪切50%后兩種二元體系在油藏條件下驅油效率，實驗結果（見表5）。

由實驗結果可以看出，使用改進二元復合驅體系的方案1 提高采收率值9.48%，與方案2 相比提高了1.54%，體現了較好的增油效果。

表5 兩種體系驅油實驗結果

3 現場實驗及效果

采用改進后的二元驅油體系進行現場流程配注中試，分析母液熟化、入井液黏度改善情況。在工況平穩條件下，觀察12 h 內管道過濾器內捕獲的未溶解聚合物形態，發現使用速溶聚合物后過濾器內白色未溶解聚合物干粉以及未完全溶解的“魚眼”數量相對較少，多次觀察得到同樣的結果，初步認為速溶聚合物在相同配液流程下溶解效果強于原聚合物。

在熟化罐內2.0 m、0.6 m 兩個液位分3 次取聚合物母液，通過黏度對比發現原母液平均黏度3 701 mPa·s，使用速溶聚合物后母液平均黏度3 940 mPa·s，黏度提高6.5%。選取兩口注入井進行入井液二元體系取樣并測量黏度，發現改進體系平均黏度30 mPa·s，原入井液平均黏度26.6 mPa·s，黏度值提高13%，有效提高工作液質量。由于黏度是影響二元復合驅驅油效果的重要指標，因此采用改進體系后驅替液黏度的提高將對二元復合驅產生積極的影響，提高區塊開發效果。

4 結論

采用速溶聚合物配制的新型高效二元驅油體系在溶解速率、體系黏度、抗剪切性、熱穩定性及乳化效果等方面，與現場在用聚合物相比有所改善，巖心驅油實驗體現了新型高效二元驅油體系與原體系相比提高采收率1.54%。平臺注聚流程實驗結果顯示，在同樣的工況條件下改進二元驅油體系溶解效果更好，黏度提高值13%，具有較好的礦場應用價值和潛能。